Đang tải... (xem toàn văn)
Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Khoa học tự nhiên ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU CẢNH BÁO NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT KHU VỰC HỒ THỦY ĐIÊN SƠN LA BẰNG PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM PHÂN GIẢI CAO VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lí Mã số : 9440211.01 TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hà Nội - 2020 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Hiệu 2. TS. Phạm Văn Hùng Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp cơ sở chấm luận án tiến sĩ họp tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội vào hồi:.......giờ, ngày.......tháng năm 2020. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội 3 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay trên thế giới, việc nghiên cứu tai biến trượt lở đất đã và đang được rất nhiều các nước trên thế giới đầu tư và phát triển, nhi ều phương pháp ứng dụng khoa học tiên tiến đã được áp dụng vào công tác dự báo nguy cơ trượt lở đất. Ở Việt Nam, hiện nay việc nghiên cứu tai biến trượt lở đất mới chỉ được áp dụng trên diện rộng, tỷ lệ lớn, chủ yếu phân vùng dự báo định tính, chưa có nhiều các công trình điều tra chi tiết nhằm hỗ trợ công tác phòng chống giảm nhẹ nguy cơ tai biến trượt lở đất. Để giảm thiểu thiệt hai do tai biến trượt lở đất gây ra, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất là một trong những biện pháp then chốt nhằm phòng tránh giảm thiểu tổn thất không đáng có do tai biến trượt lở đất gây ra. Do vậy, trước những yêu cầu của thực tiễn, Học viên lựa chọn đề tài của luận án: “Nghiên cứu cảnh báo nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điên Sơn La bằng phân tích ảnh viễn thám phân giải cao và hệ thông tin Địa lý”. Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu nhận dạng tai biến TLĐ bằng ảnh viễn thám - Mối quan hệ giữa biến động lớp phủ rừng và trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La giai đoạn (1999-2019) - Xây dựng bản đồ nguy cơ TLĐ bằng phân tích ảnh viễn thám và GIS khu vực hồ thủy điện Sơn La 2.2. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan và xác lập cơ sở khoa học cho việc đánh giá tai biến trượt lở đất bằng sử dụng ảnh viễn thám quang học độ phân giải cao và hệ thông tin địa lý - Phân tích, đặc điểm các nhân tố ảnh hưởng tới phát sinh trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La. - Nghiên cứu và xây dựng bản đồ hiện trạng TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La từ tư liệu ảnh viễn thám và GIS - Phân tích đánh giá vai trò của rừng nhân tố tác động đến tai biến TLĐ - Phân tích sự thay đổi của lớp phủ đến tai biến TLĐ - Nghiên cứu xây dựng bản đồ và cảnh báo nguy cơ TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La tỉ lệ 150.000 - Đánh giá nguy cơ TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La. - Đề xuất một số giải pháp phòng tránh và giảm thiểu nguy cơ tai biến trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La 3. Phạm vi nghiên cứu 3.1. Phạm vi không gian Khu vực hồ thủy điện Sơn La nằm trên lưu vực sông Đà, thuộc khu vực Tây Bắc Việt Nam (hình 1), có tọa độ từ 21o15’15’’ đến 22o17’10’’ vĩ độ Bắc, từ 102o50’10’’ đến 104o35’15’’ kinh độ Đông. Khu vực hồ thủy điện Sơn La có 4 diện tích khoảng 5381 km2, chiếm một phần diện tích các huyện Quỳnh Nhai, huyện Thuận Châu, huyện Mường La, tỉnh Sơn La; một phần diện tích huyện Sìn Hồ tỉnh Lai Châu; một phần diện tích huyện Tủa Chùa, Thị xã Mường Lay, huyện Mường Chà, huyện Tuần Giáo tỉnh Điện Biên; một phần diện tích huyện Mù Căng Chải tỉnh Yên Bái. Hình 1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 3.2. Phạm vi khoa học Luận án tập trung nghiên cứu TLĐ ở khu vực đồi núi bao gồm cả trượt lở tự nhiên và trượt lở do yếu tố con người. Luận án không nghiên cứu các hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ hồ. Nguy cở trượt lở đất được đánh giá trên phương diện địa lý tổng hợp. Các nhân tố ảnh hưởng đến tai biến trượt lở đất bao gồm các yếu tố địa mạo, khí hậu thủy văn, địa chất, kiến tạo, lớp phủ và hoạt động kinh tế của con người. Trong luận án này, quá trìn h gây tai biến trượt lở đất ở khu vực hồ thủy điện Sơn La được đánh giá dựa trên 12 nhân tố bao gồm: địa hình, chia cắt sâu, hướng sườn, chia cắt ngang, bản đồ mưa trung bình năm, vỏ phong hóa, địa chất thạch học, địa chất thủy văn, mật độ đứt gãy, đới động lực, lớp phủ và mật độ giao thông. 4. Dữ liệu sử dụng Luận án được hoàn thành trên cơ sơ nguồn tài liệu sau: - Đề tài NCKH cấp nhà nước do TS. Phạm Quang Sơn là chủ nhiệm có liên quan trực tiếp đến các nội dụng của luận án: “Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 và tương đương trong điều tra, dự báo và đánh giá các tai biến địa chất các công trình hồ thuỷ điện và giao thông các tỉnh khu vực Tây Bắc”. Đề tài này sử dụng các dữ liệu ảnh viễn thám VNREDSat -1, SPOT-5 và Landsat-8 đẻ hỗ trợ nghiên cứu, dự báo, đánh giá một số tai biến địa chất ở lưu vực hồ thuỷ điện lớn và hệ thống đường giao thông vùng Tây Bắc” (đã nghiệm thu) 5 - Tài liệu khảo sát thực địa “Dự án tổng kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2013-2015) trong đó NCS là thành viên của đoàn khảo sát. - Ảnh vệ tinh Landsat 5,7,8, được download trên trang https:earthexplorer.usgs.gov - Các tài liệu thu thập và tổng hợp + Các tài liệu nghiên cứu trượt lở đất trên thế giới và Việt Nam, khu vực nghiên cứu + Các tài liệu nghiên cứu về địa chất, địa mạo, khí hậu, thủy văn, vỏ phong hóa, lớp phủ liên quan đến khu vực nghiên cứu + Các công trình và tài liệu đã công bố liên quan đến khu vực nghiên cứu + Số liệu mưa trung bình năm, tháng từ năm 2005 - 2019 của khu vực nghiên cứu. 5. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: TLĐ là một quá trình nhằm thiết lập lại thế cân bằng mới của địa hình sau khi có sự tác động của các nhân tố ngoại sinh như thay đổi sử dụng đất và xây dựng cơ sở hạ tầng. Luận điểm 2: Phân tích thành lập bản đồ TLĐ tiềm năng từ c ác mô hình Machine Learning SVM, RS, ABRS, BRS. 6. Những điểm mới của luận án - Nguy cơ TLĐ ngày càng ra tăng do sự thay đổi của lớp phủ và hiện trạng sử dụng đất từ năm 1999 - 2019 (trước và sau khi xây dựng hồ thủy điện Sơn La). 7. Luận án đã thành lập được bản đồ nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La ở tỉ lệ 150.000 bằng phương pháp Machine Learning.Ý nghĩa khoa học của luận án - L uận án đã xây dựng được quy trình ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá xây dựng bản đồ hiện trạng tai biến TLĐ và đưa ra mô hình xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ TLĐ cho khu vực hồ thủy điện Sơn La. - Trên cơ sở ứng dụng các mô hình Machine Learning xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất, từ đó kiến nghị cho địa phương có kế hoạch khai thác và sử dụng hợp lí lãnh thổ nhằm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai. 8. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận án gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và các phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La Chương 2: Đặc điểm các nhân tố ảnh hưởng đến phát sinh tai biến trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La Chương 3: Cảnh báo nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẢNH BÁO NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT KHU VỰC HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA 1.1. Tổng quan về nghiên cứu thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất 6 1.1.1. Khái quát chung về tai biến trượt lở đất 1.1.1.1. Một số khái niệm trượt lở đất Hiện nay tồn tại nhiều khái niệm khác nhau về tai biến thiên nhiên. Theo D.C Call, 1992: “Tai biến thiên nhiên là các hiện tượng địa chất, địa mạo, thuỷ văn,… có khả năng trở thành một tai biến, liên quan đến sự tương tác giữa con người và bất cứ một quá trình quản lý tài nguyên của con người với các hiện tượng tự nhiên cực đoan, gây nguy hiểm cho con người cả về vật chất lẫn tính mạng”. 1.1.1.2. Các dạng trượt lở đất chính Các loại hình trượt lở thường gặp nhất bao gồm: trượt lở, sạt lở, lở đá. 1.1.1.3. Nguyên nhân gây ra trượt lở đất Các nguyên nhân gây TLĐ có thể chia thành: - Cấu trúc địa chất của sườn hoặc mái dốc; vận động kiến tạo mới và hiện đại, hiện tượng địa chấn; điều kiện địa chất thuỷ văn; sự phát triển các quá trình địa chất ngoại sinh kèm theo. - Đặc điểm khí hậu ở khu vực; chế độ thuỷ văn của các bồn nước và sông Yếu tố nhân sinh. - Đặc điểm địa hình. - Đặc điểm tính chất cơ - lí của đất - Các hoạt động dân sinh. 1.1.2. Tổng quan các phương pháp thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất 1.1.2.1. Tổng quan các phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở. Bản đồ cảnh báo nguy cơ TLĐ xác định các khu vực có thể bị sạt lở đất và được xấp loại khả năng trượt lở từ thấp đến cao. Bản đồ cảnh báo TLĐ có tính đến vị trí xảy ra TLĐ và nguyên nhân gây ra chúng (độ dốc, loại đất và tác động của dòng nước trong một khu vực). Các mô hình định hướng kiến thức chủ yếu dựa trên các quan sát về địa mạo, lập bản đồ và giải đoán (Soeters and van Westen 1996) 114, phải được điều chỉnh, kiểm chứng bằng các tiêu chuẩn và hướng dẫn nghiêm ngặt (Anon 1972; Dearman and Fookes 1974; Griffiths 2001, 2002) Ngoài ra các phương pháp này cũng được chia thành phương pháp trực tiếp và gián tiếp. a. Phương pháp trực tiếp: Đây thực chất là các kỹ thuật địa mạo để xác định tính nguy cơ cảm của quá trình trượt lở và phan vùng nguy cơ trượt lở đất. Hầu hết các dữ liệu liên quan đến các yếu tố gây ra sạt lở đất được thu thập thông qua công nghệ viễn thám và dữ liệu thực địa trực tiếp hiếm khi được áp dụng đối với phương pháp này. 7 Hình 1.2. Các phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo trượt lở đất Kiểm kê sạt lở đất bao gồm lập bản đồ các trận lở đất trước đây trong khu vực. Phương pháp này cũng bao gồm việc thu thập và ghi lại dữ liệu về vị trí, loại và kích thước của sạt lở đất. Ngoài ra, dữ liệu thông tin về các yếu tố nguyên nhân có thể gây ra, cơ chế kích hoạt và tần suất xảy ra sạt lở đất cũng cần thiết (Girma và cộng sự 2015; Fall và cộng sự 2006; Dai và cộng sự 2002; Dai và Lee 2001) 40, 41, 48, 58. Phương pháp gián tiếp: Phương pháp sử dụng kiến thức chuyên gia Phương pháp này dựa trên các yếu tố khác nhau gây ra trượt lở được chuyên gia đánh giá lựa chọn.. Nguy cơ sạt lở đất được đánh giá dựa trên các biến gần như tĩnh (Fall và cộng sự 2006; Dai và Lee 2001) 40, 48 chủ yếu dựa trên kinh nghiệm của một người đánh giá (Girma và cộng sự 2015; Phương pháp đánh giá đa tiêu chí Đây là phương pháp tiếp cận bán định lượng hầu hết được sử dụng để đ ánh giá tính nguy cơ cảm với trượt lở đất (Abija và cộng sự 2020; Erener và cộng sự 2016; Ahmed 2015; Feizizadeh và cộng sự 2014; Kavzoglu và cộng sự 8 2013;Feizizadeh và Blaschke 2012; Gorsevski và Jankowski 2010) 19, 21, 47, 50, 52, 61, 74 và phân vùng nguy cơ (Bera và cộng sự. 2019) 25. Các phương pháp được phân loại thành: phương pháp phân tích cấp bậc (Anatical Hiearchy Process - AHP), phân tích dựa trên tập mờ (fuzzy set based analysis), kết hợp tuyến tính có trọng số và trung bình trọng số có thứ tự (Bera và cộng sự. 2019; Ahmed 2015; Feizizadeh và Blaschke, 2012) 21, 25, 50.. Phương pháp phân tích thống kê Mô hình thống kê là dạng mô hình được xây dựng dựa hoàn toàn vào phân tích thống kê về mặt toán học các điểm đã xảy ra tai biến. Có hai nhóm phân tích thống kê: nhị biến (hồi quy tuyến tính, phân tích tách biệt) và đa biến (chỉ số thông kê, xác suất, trọng số, chứng cứ, độ lệch chuẩn).. Phương pháp trí tuệ nhân tạo Phương pháp này cũng sử dụng một số khái niệm thống kê. Tuy nhiên, các phương pháp này dựa trên các giả định, thuật toán xác định từ trước và đầu ra. Phương pháp trí tuệ nhân tạo phù hợp khi không thể thiết lập mối quan hệ toán học trực tiếp giữa dữ liệu đầu vào và kết quả (Chowdhury và Sadek 2012). 1.1.3. Tổng quan tư liệu viễn thám và GIS phục vụ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất 1.1.3.1. Công nghệ GIS trong phục vụ cảnh báo trượt lở đất Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) đã trở thành công cụ phổ biến trong lĩnh vực nghiên cứu các tai biến địa chất. 1.1.3.2. Tư liệu ảnh viễn thám trong phục vụ cảnh báo nguy cơ TLĐ Ứng dụng phương pháp phân tích viễn thám và GIS trong nghiên cứu đánh giá dự báo TLĐ đã được đề cập trong các công trình khoa học trên thế giới, đặc biệt là ở Nga, Pháp, Mỹ, Nhật và Trung Quốc và đã đạt được những thành tựu khoa học quan trọng. 1. Ảnh viễn thám quang học Hiện nay, trên thế giới viễn thám quang học đã và đang là tư liệu đóng góp đáng kể trong nghiên cứu tai biến TLĐ. Các nghiên cứu TLĐ từ tư liệu này được phân chia theo các bước sóng bao gồm ảnh đa phổ (Multispec tral) Kể từ khi có tư liệu viễn thám, việc giải đoán hình ảnh viễn thám vẫn là cách phổ biến nhất để nhận biết TLĐ và chuẩn bị bản đồ TLĐ (Nichol, Shaker và Wong 2006; Van Westen, Castellanos, và Kuriakose 2008;) 98, 122. 2. Dữ liệu LiDAR Ảnh LiDAR đa thời gian và ảnh nắn chỉnh hình học được so sánh để định lượng các thay đổi về cảnh quan do TLĐ gây ra. Máy quét laser trên mặt đất (TLS) LiDAR có thể mô phỏng hình ảnh 3 chiều (3D) rất chi tiết trong vòng vài phút, cho phép nghiên cứu những thay đổi bề mặt của TLĐ theo 3 chiều. 3. Dữ liệu ảnh radar Các vệ tinh radar hoạt động trên quỹ đạo đồng bộ mặt trời, cách trái đất 500- 800km, cân cực, hơi nghiêng so với các kinh tuyến. Các kênh phổ biến nhất tron g các ứng dụng SAR là kênh C (5-6 GHz, bước sóng ~ 5,6 cm), băng tần X (8-12 9 GHz, bước sóng ~ 3,1 cm) và băng tần L (1-2 GHz, bước sóng ~ 23 cm) với độ phân giải thời gian phụ thuộc vào tần suất đo lặp lại của vệ tinh. 1.1.4. Các công trình nghiên cứu liên quan ở khu vực nghiên cứu Ở Việt Nam, tai biến tự nhiên đã được nhận biết từ rất sớm. Các nhà khoa học Pháp đã cho xây dựng một số trạm quan trắc động đất và khí tượng để dự báo động đất, thời tiết và bão. Trong những năm 80 thuộc thế kỷ 20, một số dạng tai biến xuất hiện và ngày càng phổ biến trên lãnh thổ nước ta như: nứt đất, TLĐ, lũ quét,… cũng đã được quan tâm nghiên cứu. 1.2. Cở sở lý luận nghiên cứu thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất 1.2.1. Cơ chế và động lực của quá trình trượt 1.2.2.1. Cơ chế của quá trình trượt Dạng, phương thức và tính chất dịch chuyển của khối đất đá sẽ quyết định cơ chế của quá trình trượt. Tính chất cơ bản của cơ chế quá trình trượt là tính dứt khoát trong bộ phận dịch chuyển (cắt) tức là sự dịch chuyển tương đối của bộ phận đất đá này đối với bộ phận khác theo các mặt và các đới yếu. 1.2.2.2. Động lực của quá trình trượt Động lực của quá trình trượt được đặc trưng bởi quy luật phát triển theo thời gian. Pôpov I. V (năm 1946) đã đưa ra sơ đồ phản ánh quy luật chung của động lực phát triển trượt. 1.2.2. Các nhân tố gây TLĐ Trượt lở đất mặc dù biểu hiện ở một số dạng với quy mô và môi tr ường địa chất khác nhau, song nếu xét từ điều kiện hình thành và quá trình phát triển của trượt lở đất có thể thấy một số nguyên nhân chính (chủ yếu) dẫn đến trượt lở. Các nguyên nhân thường tồn tại dưới dạng các quá trình sau: 1.2.2.1. Nhóm yếu tố địa mạo a). Độ cao: Độ cao là một yếu tố quan trọng gây ra TLĐ. Độ cao ảnh hưởng đến chế độ độ ẩm và nhiệt độ (S. He, Ouyang, Luo, 2012) 66. a). Độ dốc: Độ dốc là góc mà trái đất tạo thành so với phương ngang (Moosavi Niazi, 2016) 90. Độ dốc đóng vai trò quan trọ ng trong tai biến TLĐ (Van Den Eeckhaut et al., 2006) 121. b). Mật độ chia cắt sâu: Mật độ chia cắt sâu được sử dụng để xác định các dòng chảy liên quan đến sông, suối (D. W. Park, Lee, Vasu, Kang, Park, 2016) 100. c). Hướng sườn: Bản đồ hướng sườn có mối quan hệ mật thiết đến độ ẩm trên các địa hình (X. Chen Chen, 2021) 35. Nó phụ thuộc vào sự thoát hơi nước ở vùng đồi núi và sau đó được coi là yếu tố chính trong việc lập bản đồ nguy cơ cảm trượt lở đất (Pham, Tien Bui, Pourghasemi, Indra, Dholakia, 2017) 102. 1.2.2.2. Nhóm yếu tố địa chất a). Vỏ phong hóa: Vỏ phong hóa đóng một vai trò quan trọng đối với hiện tượng trượt lở đất. Phong hóa là một quá trình địa chất xảy ra trong đất đá. Nói đến phong hóa đất đá vấn đề được xem xét trước tiên đó là cường độ phong hóa, nó bao hàm tốc độ phong hóa, bề dày vỏ phong hóa và đặc tính thay đổi đất đá. Có 10 hai dạng phong hóa: phong hóa vật lý và phong hóa hóa học. b). Địa chất thạch học: Quá trình thâm nhập và độ cứng của đất đá có liên quan mật thiết đến địa chất thạch học (Ayalew Yamagishi, 2005) 24.. c). Địa chất thủy văn: Tầng chứa nước là một phần của vỏ trái đất có các lỗ hoặc lỗ rỗng bị bão hòa nước. 1.2.2.3. Yếu tố khí hậu thủy văn a). Lượng mưa: Lượng mưa là yếu tố quan trọng khi nghiên cứu tai biến TLĐ. Các nhà khoa họ c yếu tố lượng mưa gây ra tai biến TLĐ bao gồm: lượng mưa trung bình năm, lượng mưa trung bình tháng, cường đồ mưa trong thời gian ngắn. b). Mật độ sông suối: Mật độ sông suối là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu TLĐ ở các vùng núi, bổ sung nước ngầm (S. Pa rk và cộng sự, 2013) 101. 1.2.2.4. Yếu tố kiến tạo a) Mật độ đứt gãy: Mật độ đứt phản ánh mức độ mạnh yếu của đất đá (Nampak và cộng sự, 2014). Trong một nghiên cứu khác, mật độ đứt gãy phản ánh sự suy giảm của các đất đá có thể gây trượt lở đất (Nampak et al., 2014) b) Đới động lực : Đứt gẫy hoạt động đã phá huỷ đất đá, làm cho độ dính kết của chúng yếu đi, tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy quá trình TLĐ phát triển. 1.2.2.5. Yếu tố lớp phủ và hoạt động nhân sinh của con người Lớp phủ thực vật đóng vai trò quan trọng trong ng hiên cứu tai biến TLĐ, đặc biệt tại các vùng có địa hình phức tạp. Lớp phủ thực vật có vai trò làm tăng độ ổn định cho mái dốc nhờ tác dụng cơ học của rễ liên kết với các thành phần của đất, điều hòa sự thay đổi đột ngột độ ẩm của đất trong mái dốc và bảo vệ đất khỏi sự xói mòn. Với những sườn dốc có rừng tự nhiên, yếu tố kháng trượt được gia cố bởi thảm phủ thực vật nguyên sinh nhiều tầng, nhiều lớp, nhiều chủng loại, khi đó tác dụng thẩm thấu tốt hơn. Rừng tự nhiên có khả năng tích nước là tốt hơn cả, tiếp đến là rừng trồng, cây nông - lâm nghiệp, đất trống và cây bụi… Thảm thực vật rừng rậm thường xanh. thường giữ cho địa hình ổn định hơn các kiểu thảm thực vật khác. 1.3. Cách tiếp cận Tiếp cận trực tiếp: khảo sát, đo vẽ chi tiết ngoài thực địa các đặc trưng của khối trượt, xác định các yếu tố tác động phát sinh là cơ sở quan trọng trong nghiên cứu dự báo và đề xuất giải pháp phòng tránh TLĐ. Tiếp cận hệ thống: TLĐ là sản phẩm tác động tương hỗ của các quá trình địa chất ngoại sinh và nội sinh. TLĐ được hình thành và phát triển trong một hệ thống mở, chịu sự tác động tương tác của các yếu tố thành phần. Tiếp cận lịch sử: trong lịch sử địa chất, TLĐ thường diễn ra với tần xuất, quy mô khác nhau. Tiếp cận đa ngành, đa lĩnh vực: hậu quả của TLĐ đã tác động trực tiếp đến nhiều ngành, lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội. Do đó, để đánh giá một cách đầy đủ, chính xác hiện trạng, các yếu tố tác động 11 phát sinh cũng như hậu quả mà tai biến gây ra, đòi hỏi phải có sự quan tâm nghiên cứu từ nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau như: 1.4. Phương pháp nghiên cứu 1.4.1. Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp số liệu Các số liệu thu thập được giúp người thực hiện nhiệm vụ có những nét khái quát về thực trạng và diễn biến của trượt lở đất đã diễn ra ở địa phương. Đồng thời, phân tích các tài liệu này cho chúng ta những cơ sở để định hướng nội dung về các bước tiến hành nghiên cứu tiếp theo. 1.4.2. Phương pháp bản đồ và hệ thông tin địa lý (GIS) Bản đồ và hệ thông tin địa lý là công cụ hết sức quan trọng trong phân tích, xây dựng các kết quả nghiên cứu của luận án. Các bản đồ khác nhau được chuẩn hóa và thống nhất về một tỉ lệ, cúng hệ thống tọ a độ, lưới chiếu. TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La 1.4.3. Phương pháp khảo sát thực địa Nghiên c...
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
NGUYỄN VĂN DŨNG
NGHIÊN CỨU CẢNH BÁO NGUY CƠ
TRƯỢT LỞ ĐẤT KHU VỰC HỒ THỦY ĐIÊN SƠN LA BẰNG PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM
PHÂN GIẢI CAO VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lí Mã số : 9440211.01
TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ
Hà Nội - 2020
Trang 2Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1 PGS.TS Nguyễn Hiệu 2 TS Phạm Văn Hùng
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp cơ sở chấm luận án tiến sĩ họp tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội vào hồi: giờ, ngày tháng năm 2020
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Trang 33
MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay trên thế giới, việc nghiên cứu tai biến trượt lở đất đã và đang được rất nhiều các nước trên thế giới đầu tư và phát triển, nhiều phương pháp ứng dụng khoa học tiên tiến đã được áp dụng vào công tác dự báo nguy cơ trượt lở đất Ở Việt Nam, hiện nay việc nghiên cứu tai biến trượt lở đất mới chỉ được áp dụng trên diện rộng, tỷ lệ lớn, chủ yếu phân vùng dự báo định tính, chưa có nhiều các công trình điều tra chi tiết nhằm hỗ trợ công tác phòng chống giảm nhẹ nguy cơ tai biến trượt lở đất Để giảm thiểu thiệt hai do tai biến trượt lở đất gây ra, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất là một trong những biện pháp then chốt nhằm phòng tránh giảm thiểu tổn thất không đáng có do tai biến trượt lở đất gây ra Do vậy, trước những yêu cầu của thực tiễn, Học viên lựa chọn đề tài của luận án: “Nghiên cứu cảnh báo nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điên Sơn La bằng phân tích ảnh viễn thám phân giải cao và hệ thông tin Địa lý” Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc
2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1 Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu nhận dạng tai biến TLĐ bằng ảnh viễn thám
- Mối quan hệ giữa biến động lớp phủ rừng và trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La giai đoạn (1999-2019)
- Xây dựng bản đồ nguy cơ TLĐ bằng phân tích ảnh viễn thám và GIS khu vực hồ thủy điện Sơn La
2.2 Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan và xác lập cơ sở khoa học cho việc đánh giá tai biến trượt lở đất bằng sử dụng ảnh viễn thám quang học độ phân giải cao và hệ thông tin địa lý
- Phân tích, đặc điểm các nhân tố ảnh hưởng tới phát sinh trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La
- Nghiên cứu và xây dựng bản đồ hiện trạng TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La từ tư liệu ảnh viễn thám và GIS
- Phân tích đánh giá vai trò của rừng nhân tố tác động đến tai biến TLĐ - Phân tích sự thay đổi của lớp phủ đến tai biến TLĐ
- Nghiên cứu xây dựng bản đồ và cảnh báo nguy cơ TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La tỉ lệ 1/50.000
- Đánh giá nguy cơ TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La
- Đề xuất một số giải pháp phòng tránh và giảm thiểu nguy cơ tai biến trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La
3 Phạm vi nghiên cứu
3.1 Phạm vi không gian
Khu vực hồ thủy điện Sơn La nằm trên lưu vực sông Đà, thuộc khu vực Tây
Trang 44
huyện Thuận Châu, huyện Mường La, tỉnh Sơn La; một phần diện tích huyện Sìn Hồ tỉnh Lai Châu; một phần diện tích huyện Tủa Chùa, Thị xã Mường Lay, huyện Mường Chà, huyện Tuần Giáo tỉnh Điện Biên; một phần diện tích huyện Mù Căng Chải tỉnh Yên Bái
Hình 1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu
3.2 Phạm vi khoa học
Luận án tập trung nghiên cứu TLĐ ở khu vực đồi núi bao gồm cả trượt lở tự nhiên và trượt lở do yếu tố con người Luận án không nghiên cứu các hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ hồ
Nguy cở trượt lở đất được đánh giá trên phương diện địa lý tổng hợp Các nhân tố ảnh hưởng đến tai biến trượt lở đất bao gồm các yếu tố địa mạo, khí hậu thủy văn, địa chất, kiến tạo, lớp phủ và hoạt động kinh tế của con người Trong luận án này, quá trình gây tai biến trượt lở đất ở khu vực hồ thủy điện Sơn La được đánh giá dựa trên 12 nhân tố bao gồm: địa hình, chia cắt sâu, hướng sườn, chia cắt ngang, bản đồ mưa trung bình năm, vỏ phong hóa, địa chất thạch học, địa chất thủy văn, mật độ đứt gãy, đới động lực, lớp phủ và mật độ giao thông
4 Dữ liệu sử dụng
Luận án được hoàn thành trên cơ sơ nguồn tài liệu sau:
- Đề tài NCKH cấp nhà nước do TS Phạm Quang Sơn là chủ nhiệm có liên quan trực tiếp đến các nội dụng của luận án: “Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 và tương đương trong điều tra, dự báo và đánh giá các tai biến địa chất các công trình hồ thuỷ điện và giao thông các tỉnh khu vực Tây Bắc” Đề tài này sử dụng các dữ liệu ảnh viễn thám VNREDSat-1, SPOT-5 và Landsat-8 đẻ hỗ trợ nghiên cứu, dự báo, đánh giá một số tai biến địa chất ở lưu vực hồ thuỷ điện lớn và hệ thống đường giao thông vùng Tây Bắc” (đã nghiệm thu)
Trang 55
- Tài liệu khảo sát thực địa “Dự án tổng kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2013-2015) trong đó NCS là thành viên của đoàn khảo sát
https://earthexplorer.usgs.gov/ - Các tài liệu thu thập và tổng hợp
+ Các tài liệu nghiên cứu trượt lở đất trên thế giới và Việt Nam, khu vực nghiên cứu
+ Các tài liệu nghiên cứu về địa chất, địa mạo, khí hậu, thủy văn, vỏ phong hóa, lớp phủ liên quan đến khu vực nghiên cứu
+ Các công trình và tài liệu đã công bố liên quan đến khu vực nghiên cứu + Số liệu mưa trung bình năm, tháng từ năm 2005 - 2019 của khu vực nghiên cứu
5 Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: TLĐ là một quá trình nhằm thiết lập lại thế cân bằng mới
của địa hình sau khi có sự tác động của các nhân tố ngoại sinh như thay đổi sử dụng đất và xây dựng cơ sở hạ tầng
Luận điểm 2: Phân tích thành lập bản đồ TLĐ tiềm năng từ các mô
hình Machine Learning SVM, RS, ABRS, BRS
6 Những điểm mới của luận án
- Nguy cơ TLĐ ngày càng ra tăng do sự thay đổi của lớp phủ và hiện trạng sử dụng đất từ năm 1999 - 2019 (trước và sau khi xây dựng hồ thủy điện Sơn La)
7 Luận án đã thành lập được bản đồ nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy
nghĩa khoa học của luận án
- Luận án đã xây dựng được quy trình ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá xây dựng bản đồ hiện trạng tai biến TLĐ và đưa ra mô hình xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ TLĐ cho khu vực hồ thủy điện Sơn La
- Trên cơ sở ứng dụng các mô hình Machine Learning xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất, từ đó kiến nghị cho địa phương có kế hoạch khai thác và sử dụng hợp lí lãnh thổ nhằm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai
8 Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận án gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận và các phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La
Chương 2: Đặc điểm các nhân tố ảnh hưởng đến phát sinh tai biến trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La
Chương 3: Cảnh báo nguy cơ trượt lở đất khu vực hồ thủy điện Sơn La
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẢNH BÁO NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT KHU VỰC
HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA
1.1 Tổng quan về nghiên cứu thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất
Trang 66 1.1.1 Khái quát chung về tai biến trượt lở đất
1.1.1.1 Một số khái niệm trượt lở đất
Hiện nay tồn tại nhiều khái niệm khác nhau về tai biến thiên nhiên Theo D.C Call, 1992: “Tai biến thiên nhiên là các hiện tượng địa chất, địa mạo, thuỷ văn,… có khả năng trở thành một tai biến, liên quan đến sự tương tác giữa con người và bất cứ một quá trình quản lý tài nguyên của con người với các hiện tượng tự nhiên cực đoan, gây nguy hiểm cho con người cả về vật chất lẫn tính mạng”
1.1.1.2 Các dạng trượt lở đất chính
Các loại hình trượt lở thường gặp nhất bao gồm: trượt lở, sạt lở, lở đá
1.1.1.3 Nguyên nhân gây ra trượt lở đất
Các nguyên nhân gây TLĐ có thể chia thành:
- Cấu trúc địa chất của sườn hoặc mái dốc; vận động kiến tạo mới và hiện đại, hiện tượng địa chấn; điều kiện địa chất thuỷ văn; sự phát triển các quá trình địa chất ngoại sinh kèm theo
- Đặc điểm khí hậu ở khu vực; chế độ thuỷ văn của các bồn nước và sông Yếu tố nhân sinh
- Đặc điểm địa hình
- Đặc điểm tính chất cơ - lí của đất - Các hoạt động dân sinh
1.1.2 Tổng quan các phương pháp thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất
1.1.2.1 Tổng quan các phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt lở
Bản đồ cảnh báo nguy cơ TLĐ xác định các khu vực có thể bị sạt lở đất và được xấp loại khả năng trượt lở từ thấp đến cao Bản đồ cảnh báo TLĐ có tính đến vị trí xảy ra TLĐ và nguyên nhân gây ra chúng (độ dốc, loại đất và tác động của dòng nước trong một khu vực) Các mô hình định hướng kiến thức chủ yếu dựa trên các quan sát về địa mạo, lập bản đồ và giải đoán (Soeters and van Westen 1996) [114], phải được điều chỉnh, kiểm chứng bằng các tiêu chuẩn và hướng dẫn nghiêm ngặt (Anon 1972; Dearman and Fookes 1974; Griffiths 2001, 2002) Ngoài ra các phương pháp này cũng được chia thành phương pháp trực tiếp và gián tiếp
a Phương pháp trực tiếp: Đây thực chất là các kỹ thuật địa mạo để xác
định tính nguy cơ cảm của quá trình trượt lở và phan vùng nguy cơ trượt lở đất Hầu hết các dữ liệu liên quan đến các yếu tố gây ra sạt lở đất được thu thập thông qua công nghệ viễn thám và dữ liệu thực địa trực tiếp hiếm khi được áp dụng đối với phương pháp này
Trang 77
Hình 1.2 Các phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo trượt lở đất
Kiểm kê sạt lở đất bao gồm lập bản đồ các trận lở đất trước đây trong khu vực Phương pháp này cũng bao gồm việc thu thập và ghi lại dữ liệu về vị trí, loại và kích thước của sạt lở đất Ngoài ra, dữ liệu / thông tin về các yếu tố nguyên nhân có thể gây ra, cơ chế kích hoạt và tần suất xảy ra sạt lở đất cũng cần thiết (Girma và cộng sự 2015; Fall và cộng sự 2006; Dai và cộng sự 2002; Dai và Lee 2001) [40, 41, 48, 58]
Phương pháp gián tiếp:
Phương pháp sử dụng kiến thức chuyên gia
Phương pháp này dựa trên các yếu tố khác nhau gây ra trượt lở được chuyên gia đánh giá lựa chọn Nguy cơ sạt lở đất được đánh giá dựa trên các biến gần như tĩnh (Fall và cộng sự 2006; Dai và Lee 2001) [40, 48] chủ yếu dựa trên kinh nghiệm của một người đánh giá (Girma và cộng sự 2015;
Phương pháp đánh giá đa tiêu chí
Đây là phương pháp tiếp cận bán định lượng hầu hết được sử dụng để đánh giá tính nguy cơ cảm với trượt lở đất (Abija và cộng sự 2020; Erener và cộng sự 2016; Ahmed 2015; Feizizadeh và cộng sự 2014; Kavzoglu và cộng sự
Trang 88
2013;Feizizadeh và Blaschke 2012; Gorsevski và Jankowski 2010) [19, 21, 47, 50, 52, 61, 74] và phân vùng nguy cơ (Bera và cộng sự 2019) [25] Các phương pháp được phân loại thành: phương pháp phân tích cấp bậc (Anatical Hiearchy Process - AHP), phân tích dựa trên tập mờ (fuzzy set based analysis), kết hợp tuyến tính có trọng số và trung bình trọng số có thứ tự (Bera và cộng sự 2019; Ahmed 2015; Feizizadeh và Blaschke, 2012) [21, 25, 50]
Phương pháp phân tích thống kê
Mô hình thống kê là dạng mô hình được xây dựng dựa hoàn toàn vào phân tích thống kê về mặt toán học các điểm đã xảy ra tai biến Có hai nhóm phân tích thống kê: nhị biến (hồi quy tuyến tính, phân tích tách biệt) và đa biến (chỉ số thông kê, xác suất, trọng số, chứng cứ, độ lệch chuẩn)
Phương pháp trí tuệ nhân tạo
Phương pháp này cũng sử dụng một số khái niệm thống kê Tuy nhiên, các phương pháp này dựa trên các giả định, thuật toán xác định từ trước và đầu ra Phương pháp trí tuệ nhân tạo phù hợp khi không thể thiết lập mối quan hệ toán học trực tiếp giữa dữ liệu đầu vào và kết quả (Chowdhury và Sadek 2012)
1.1.3 Tổng quan tư liệu viễn thám và GIS phục vụ cảnh báo nguy cơ trượt lở đất
1.1.3.1 Công nghệ GIS trong phục vụ cảnh báo trượt lở đất
Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) đã trở thành công cụ phổ biến trong lĩnh vực nghiên cứu các tai biến địa chất
1.1.3.2 Tư liệu ảnh viễn thám trong phục vụ cảnh báo nguy cơ TLĐ
Ứng dụng phương pháp phân tích viễn thám và GIS trong nghiên cứu đánh giá dự báo TLĐ đã được đề cập trong các công trình khoa học trên thế giới, đặc biệt là ở Nga, Pháp, Mỹ, Nhật và Trung Quốc và đã đạt được những thành tựu khoa học quan trọng
1 Ảnh viễn thám quang học
Hiện nay, trên thế giới viễn thám quang học đã và đang là tư liệu đóng góp đáng kể trong nghiên cứu tai biến TLĐ Các nghiên cứu TLĐ từ tư liệu này được phân chia theo các bước sóng bao gồm ảnh đa phổ (Multispectral)
Kể từ khi có tư liệu viễn thám, việc giải đoán hình ảnh viễn thám vẫn là cách phổ biến nhất để nhận biết TLĐ và chuẩn bị bản đồ TLĐ (Nichol, Shaker và Wong 2006; Van Westen, Castellanos, và Kuriakose 2008;) [98, 122]
2 Dữ liệu LiDAR
Ảnh LiDAR đa thời gian và ảnh nắn chỉnh hình học được so sánh để định lượng các thay đổi về cảnh quan do TLĐ gây ra Máy quét laser trên mặt đất (TLS) LiDAR có thể mô phỏng hình ảnh 3 chiều (3D) rất chi tiết trong vòng vài phút, cho phép nghiên cứu những thay đổi bề mặt của TLĐ theo 3 chiều
3 Dữ liệu ảnh radar
Các vệ tinh radar hoạt động trên quỹ đạo đồng bộ mặt trời, cách trái đất 500- 800km, cân cực, hơi nghiêng so với các kinh tuyến Các kênh phổ biến nhất trong các ứng dụng SAR là kênh C (5-6 GHz, bước sóng ~ 5,6 cm), băng tần X (8-12
Trang 99
GHz, bước sóng ~ 3,1 cm) và băng tần L (1-2 GHz, bước sóng ~ 23 cm) với độ phân giải thời gian phụ thuộc vào tần suất đo lặp lại của vệ tinh
1.1.4 Các công trình nghiên cứu liên quan ở khu vực nghiên cứu
Ở Việt Nam, tai biến tự nhiên đã được nhận biết từ rất sớm Các nhà khoa học Pháp đã cho xây dựng một số trạm quan trắc động đất và khí tượng để dự báo động đất, thời tiết và bão Trong những năm 80 thuộc thế kỷ 20, một số dạng tai biến xuất hiện và ngày càng phổ biến trên lãnh thổ nước ta như: nứt đất, TLĐ, lũ quét,… cũng đã được quan tâm nghiên cứu
1.2 Cở sở lý luận nghiên cứu thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất
1.2.1 Cơ chế và động lực của quá trình trượt
1.2.2.1 Cơ chế của quá trình trượt
Dạng, phương thức và tính chất dịch chuyển của khối đất đá sẽ quyết định cơ chế của quá trình trượt Tính chất cơ bản của cơ chế quá trình trượt là tính dứt khoát trong bộ phận dịch chuyển (cắt) tức là sự dịch chuyển tương đối của bộ phận đất đá này đối với bộ phận khác theo các mặt và các đới yếu
1.2.2.2 Động lực của quá trình trượt
Động lực của quá trình trượt được đặc trưng bởi quy luật phát triển theo thời gian Pôpov I V (năm 1946) đã đưa ra sơ đồ phản ánh quy luật chung của động lực phát triển trượt
1.2.2 Các nhân tố gây TLĐ
Trượt lở đất mặc dù biểu hiện ở một số dạng với quy mô và môi trường địa chất khác nhau, song nếu xét từ điều kiện hình thành và quá trình phát triển của trượt lở đất có thể thấy một số nguyên nhân chính (chủ yếu) dẫn đến trượt lở Các nguyên nhân thường tồn tại dưới dạng các quá trình sau:
1.2.2.1 Nhóm yếu tố địa mạo
a) Độ cao: Độ cao là một yếu tố quan trọng gây ra TLĐ Độ cao ảnh hưởng
đến chế độ độ ẩm và nhiệt độ (S He, Ouyang, & Luo, 2012) [66]
a) Độ dốc: Độ dốc là góc mà trái đất tạo thành so với phương ngang (Moosavi
& Niazi, 2016) [90] Độ dốc đóng vai trò quan trọng trong tai biến TLĐ (Van Den Eeckhaut et al., 2006) [121]
b) Mật độ chia cắt sâu: Mật độ chia cắt sâu được sử dụng để xác định các
dòng chảy liên quan đến sông, suối (D W Park, Lee, Vasu, Kang, & Park, 2016) [100]
c) Hướng sườn: Bản đồ hướng sườn có mối quan hệ mật thiết đến độ ẩm trên
các địa hình (X Chen & Chen, 2021) [35] Nó phụ thuộc vào sự thoát hơi nước ở vùng đồi núi và sau đó được coi là yếu tố chính trong việc lập bản đồ nguy cơ cảm trượt lở đất (Pham, Tien Bui, Pourghasemi, Indra, & Dholakia, 2017) [102]
1.2.2.2 Nhóm yếu tố địa chất
a) Vỏ phong hóa: Vỏ phong hóa đóng một vai trò quan trọng đối với hiện tượng
trượt lở đất Phong hóa là một quá trình địa chất xảy ra trong đất đá Nói đến phong hóa đất đá vấn đề được xem xét trước tiên đó là cường độ phong hóa, nó bao hàm tốc độ phong hóa, bề dày vỏ phong hóa và đặc tính thay đổi đất đá Có
Trang 1010
hai dạng phong hóa: phong hóa vật lý và phong hóa hóa học
b) Địa chất thạch học: Quá trình thâm nhập và độ cứng của đất đá có liên quan
mật thiết đến địa chất thạch học (Ayalew & Yamagishi, 2005) [24]
c) Địa chất thủy văn: Tầng chứa nước là một phần của vỏ trái đất có các lỗ
hoặc lỗ rỗng bị bão hòa nước
1.2.2.3 Yếu tố khí hậu thủy văn
a) Lượng mưa: Lượng mưa là yếu tố quan trọng khi nghiên cứu tai biến
TLĐ Các nhà khoa học yếu tố lượng mưa gây ra tai biến TLĐ bao gồm: lượng mưa trung bình năm, lượng mưa trung bình tháng, cường đồ mưa trong thời gian ngắn
b) Mật độ sông suối: Mật độ sông suối là yếu tố quan trọng trong nghiên
cứu TLĐ ở các vùng núi, bổ sung nước ngầm (S Park và cộng sự, 2013) [101]
1.2.2.4 Yếu tố kiến tạo
a) Mật độ đứt gãy: Mật độ đứt phản ánh mức độ mạnh yếu của đất đá (Nampak và
cộng sự, 2014) Trong một nghiên cứu khác, mật độ đứt gãy phản ánh sự suy giảm của các đất đá có thể gây trượt lở đất (Nampak et al., 2014)
b) Đới động lực: Đứt gẫy hoạt động đã phá huỷ đất đá, làm cho độ dính kết
của chúng yếu đi, tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy quá trình TLĐ phát triển
1.2.2.5 Yếu tố lớp phủ và hoạt động nhân sinh của con người
Lớp phủ thực vật đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu tai biến TLĐ, đặc biệt tại các vùng có địa hình phức tạp Lớp phủ thực vật có vai trò làm tăng độ ổn định cho mái dốc nhờ tác dụng cơ học của rễ liên kết với các thành phần của đất, điều hòa sự thay đổi đột ngột độ ẩm của đất trong mái dốc và bảo vệ đất khỏi sự xói mòn
Với những sườn dốc có rừng tự nhiên, yếu tố kháng trượt được gia cố bởi thảm phủ thực vật nguyên sinh nhiều tầng, nhiều lớp, nhiều chủng loại, khi đó tác dụng thẩm thấu tốt hơn Rừng tự nhiên có khả năng tích nước là tốt hơn cả, tiếp đến là rừng trồng, cây nông - lâm nghiệp, đất trống và cây bụi… Thảm thực vật rừng rậm thường xanh thường giữ cho địa hình ổn định hơn các kiểu thảm thực vật khác
1.3 Cách tiếp cận
Tiếp cận trực tiếp: khảo sát, đo vẽ chi tiết ngoài thực địa các đặc trưng
của khối trượt, xác định các yếu tố tác động phát sinh là cơ sở quan trọng trong nghiên cứu dự báo và đề xuất giải pháp phòng tránh TLĐ
Tiếp cận hệ thống: TLĐ là sản phẩm tác động tương hỗ của các quá trình địa
chất ngoại sinh và nội sinh TLĐ được hình thành và phát triển trong một hệ thống mở, chịu sự tác động tương tác của các yếu tố thành phần
Tiếp cận lịch sử: trong lịch sử địa chất, TLĐ thường diễn ra với tần xuất,
quy mô khác nhau
Tiếp cận đa ngành, đa lĩnh vực: hậu quả của TLĐ đã tác động trực tiếp
đến nhiều ngành, lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội Do đó, để đánh giá một cách đầy đủ, chính xác hiện trạng, các yếu tố tác động
Trang 1111
phát sinh cũng như hậu quả mà tai biến gây ra, đòi hỏi phải có sự quan tâm nghiên cứu từ nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau như:
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp số liệu
Các số liệu thu thập được giúp người thực hiện nhiệm vụ có những nét khái quát về thực trạng và diễn biến của trượt lở đất đã diễn ra ở địa phương Đồng thời, phân tích các tài liệu này cho chúng ta những cơ sở để định hướng nội dung về các bước tiến hành nghiên cứu tiếp theo
1.4.2 Phương pháp bản đồ và hệ thông tin địa lý (GIS)
Bản đồ và hệ thông tin địa lý là công cụ hết sức quan trọng trong phân tích, xây dựng các kết quả nghiên cứu của luận án Các bản đồ khác nhau được chuẩn hóa và thống nhất về một tỉ lệ, cúng hệ thống tọa độ, lưới chiếu
TLĐ khu vực hồ thủy điện Sơn La 1.4.3 Phương pháp khảo sát thực địa
Nghiên cứu sinh đã tiến hành khảo sát thực địa khu vực hồ thủy điện Sơn La Nhằm thu thập các số liệu về hiện trạng, sơ bộ đánh giá nguyên nhân phát sinh và những thiệt hại do tai biến TLĐ gây ra
1.4.4 Phương pháp phân tích ảnh viễn thám
Viễn thám là phương pháp mới và hiện đại được thực hiện nhờ áp dụng các tiến bộ mới nhất của công nghệ thông tin được đề tài đặc biệt chú trọng và sử dụng triệt để
1.4.5 Phương pháp đánh giá nguy cơ TLĐ
Lựa chọn mô hình để đánh giá nguy cơ tai biến TLĐ là một vấn đề quan trọng trong nghiên cứu tai biến TLĐ
Trong bài báo của chúng tôi, Hình 3 minh họa một cách ngắn gọn cách thức được sử dụng trong nghiên cứu
Hình 1.8 Quy trình thành lập bản đồ nguy cơ TLĐ khu vực hồ thủy Sơn La
Trang 1212
CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÁT SINH TAI BIẾN TRƯỢT LỞ ĐẤT KHU VỰC HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA 2.1 Nhóm yếu tố địa chất
Khu vực lưu vực hồ thủy điện Sơn La nằm trong vùng có đặc điểm địa chất kiến tạo phân dị phức tạp Do đó, vai trò của các yếu tố địa chất thạch học công trình, địa chất thủy văn và vỏ phong hóa tác động phát sinh TLĐ ở các mức độ
khác nhau
2.1.1 Vỏ phong hóa 2.1.2 Địa chất thạch học 2.1.3 Địa chất thủy văn
2.2 Nhóm yếu tố địa mạo
2.2.1 Độ dốc địa hình 2.2.2 Mật độ chia cắt sâu 2.2.3 Yếu tố chia cắt ngang
2.3 Yếu tố khí hậu thuỷ văn 2.4 Nhóm yếu tố kiến tạo
Khu vực nghiên cứu được đặc trưng bởi chuyển động trượt bằng và trượt bằng thuận phải của hệ thống các đứt gãy phương TB-ĐN cùng với các đới kiến trúc dạng tuyến cùng phương Trong điều kiện đó, hầu như các yếu tố kiến trúc tân kiến tạo Tây Bắc phát triển trong điều kiện trượt giãn là chủ yếu
2.4.1 Mật độ đứt gãy
Đứt gãy hoạt động thể hiện mức độ hoạt đông địa chấn của khu vực hoặc mức độ linh động của nền đất
2.4.2 Đới động lực
Đứt gẫy hoạt động đã phá huỷ đất đá, làm cho độ dính kết của chúng yếu đi, tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy quá trình TLĐ phát triển
2.5 Nhóm yếu tố lớp phủ và hoạt động kinh tế của con người
2.5.1 Yếu tố lớp phủ
Lớp phủ có vai trò làm tăng độ ổn định cho mái dốc nhờ tác dụng cơ học của rễ cây liên kết các thành phần của đất và điều hòa sự thay đổi đột ngột độ ẩm của đất trong mái dốc
2.5.2 Hoạt động kinh tế ảnh hưởng đến phát sinh tai biến TLĐ
2.5.2.1 Hoạt động sản xuất nông - lâm nghiệp
Do kinh tế của vùng Tây Bắc chậm phát triển, nên trong những năm gần đây, Đảng và Nhà nước đã và đang đầu tư nguồn lực lớn cho phát triển KT- XH khu vực này Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực, tỷ trọng nông, lâm nghiệp đạt 34%, công nghiệp - xây dựng 35%, dịch vụ 31%
2.5.2.2 Phát triển thủy điện
Sơn La là tỉnh có tiềm năng thủy điện lớn nhất cả nước Theo đánh giá của các nhà quy hoạch năng lượng, Sơn La có thể phát triển khoảng 3.400 MW công suất các nguồn điện, với sản lượng hàng năm trên 14 tỷ kWh